NH3选择性催化还原烟气中NO的反应动力学

采用自行研制的V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在微型积分反应器上对NH3还原NO的反应进行了微观动力学试验,考察了温度、空速值对NO转化率的影响,并得出反应的微观动力学方程,确定了相关的动力学参数.通过小型试验台的试验,考察了反应气体在催化剂内部的传质、扩散过程对反应速率的影响,建立了催化剂有效因子的计算模型和宏观反应速率方程.试验结果表明,用该模型计算得到的理论值和试验数据具有良好的一致性.     

基于伪二维电化学-热耦合模型的锂电池热特性研究

锂电池放电过程中的产热受电池内部电化学反应和欧姆效应影响,电池产热由电池化学与动力学决定,而电池动力学依赖于电池运行条件和设计参数。锂电池的六个温度依赖性参数对锂电池的放电过程中的产热速率具有影响,包括固相活性颗粒和电解液中的锂离子扩散系数、反应速率常数、电极开路电压、电解液离子电导率、热力学因子和阳离子迁移数。基于LiFePO_4圆柱形电池建立了伪二维电化学-热耦合模型,研究电池在恒流放电过程中的产热速率,以及正极、隔膜和负极各部分的产热速率和所占比例。结果表明,总产热功率随反应热的波动而变化,其中正极电极层中反应热占比最大,负极电极层中极化产热所占比例高于正极,而隔膜中的产热主要来源自欧姆热。不同对流传热系数条件下,电池的表面温度和内部温度差都不同,因此要合理的采取电池热管理措施。     

流化床生物质气化发电过程动力学建模与验证

为更好地描述生物质气化过程的反应机理,文章从模型采用的反映速率形式出发,对已建立的动力学模型[1]做了进一步修正,并拟和了以松木屑为生物质原料的气化反应动力学参数,建立了包括质量平衡方程、反应动力学方程以及能量平衡方程在内的整体生物质气化动力学模型。最后以MATLB为平台,通过模型仿真,从反应进程以及最终气体组分两个方面验证了模型的可靠性。为进一步应用该模型评价和优化流化床生物质气化过程气化方案和气化参数打下了基础。     

酸浓度对水解液中葡萄糖分解反应的影响研究

研究了酸氛下葡萄糖的分解特性,考察了酸浓度(0.05～0.20mol/L)、温度(150～200℃)和反应时间(0～25min)对匍萄糖分解的影响.通过分析实验数据,运用数值计算方法对动力学参数进行估计,得到了该反应的表观活化能为136.83 kl/mol,建立了能反映H 浓度对葡萄糖分解速率影响的动力学方程,其计算值与实验值的平均残差平方和为0.00382.     

不同热分析方法求解无烟煤燃烧反应动力学参数的研究

利用热天平实验测试数据,分别采用Freeman-Carroll微分法、改良Coats-Redfern积分法和Flynn-Wall-Ozawa法等热分析手段求解4种无烟煤的燃烧动力学参数。结果表明:分析方法、升温速率、拟合区域等因素对热分析的结果有影响。尽管不同热分析方法的求解结果都能反映出不同煤种燃烧的差异,但具体计算方法不同,结果相差很大。对于微分法,当选取的反应区域不同时,拟合的结果不一样。而积分法对于在不同升温速率条件下所得实验数据的计算结果不同。当采用Freeman-Carroll法求解时,其热天平实验的升温速率取得越小,计算结果越可能接近真实平均值;在升温速率较大的情况下,用改进Coats-Redfern方法计算所得到的动力学参数会较多地偏离实际值。因煤的燃烧机理在不同的反应阶段是变化的,通过热分析手段所得的动力学参数反映的是整个燃烧区域的平均值。图5表4参12     

添加剂影响湿法脱硫过程中石灰石溶解的实验研究

通过实验筛选出了促进石灰石溶解的最佳添加剂配方,考虑了所有的过程参数(添加剂的添加浓度、pH值、搅拌速率、反应温度)对石灰石溶解的影响。溶解实验结果表明,石灰石的溶解速率随添加剂浓度的增加而增加。在未加入添加剂时,反应温度和搅拌速度的提高以及较低的pH值都可以提高石灰石的溶解速率;添加剂的加入,可以在原先的基础上进一步促进石灰石的溶解。在温度为323 K、搅拌速率为500 r/min、pH值为5.5、添加剂浓度为2×10-4实验条件下,有添加剂存在时石灰石溶解的活化能为8.89 kJ/mol,无添加剂时石灰石溶解的活化能为14.68 kJ/mol,进一步说明添加剂可以有效促进石灰石的溶解。     

柴油机颗粒物热重参数优化选择及其氧化特性研究

探究了柴油机颗粒物中可溶有机成分(soluble organic fraction,SOF)及热重参数对碳烟氧化特性的影响,并基于Coats-Redfern算法得到不同升温速率下碳烟的氧化动力学参数。研究结果表明:在碳烟缓慢氧化阶段,柴油机颗粒中SOF组分阻碍了碳烟氧化反应的进行,而脱SOF后碳烟比表面积增大,更利于氧化反应的进行。与脱SOF前相比,脱SOF后相应的氧化特征温度均有所降低,因而颗粒物去除SOF后的热重试验更能反应碳烟的氧化动力学特性。通过比较试验,确定进样量、工作气流量和升温速率等热重参数的优化取值,其中升温速率对碳烟氧化燃烧反应的影响显著。随着升温速率增大,碳烟氧化反应出现滞后现象,其特征温度升高且最大失重率峰值降低,而升温速率对碳烟热解程度和氧化反应温度区间大小无明显影响。通过对比分析,低升温速率(3℃/min)条件下扩散控制可以忽略不计,氧化特征温度重复性最好。不同升温速率下碳烟燃烧反应动力学参数活化能E和指前因子A之间存在动力学补偿效应,E与A均随升温速率的降低而减小。     

生物质闪速热解挥发特性的研究

以等离子体为热源，利用层流炉热解试验台对稻壳等生物质进行了闪速热解挥发试验，得到了不同加热温度和挥发时间下的热解挥发百分比数据；根据试验数据，计算出了Arrhenius一级反应动力学模型的表观频率因子和表观活化能参数的值。研究发现，在闪速加热条件下，同一种生物质的热解动力学参数不随工况发生变化；不同生物质的表观频率因子和表观活化能的值不同；试验数据与模型具有很好的吻合性，该模型可以作为生物质闪速热解的计算模型之一。     

常压及加压条件下生物质热解特性的热重研究

在常压热重分析仪和自行研制的加压热重分析仪上进行了生物质热解特性的系统研究 ,得到了升温速率、压力等因素对生物质热解过程的影响规律。对不同试验条件下的反应动力学参数进行了求解和比较 ,并作了机理分析。试验表明 :与常压热解相比 ,在加压条件下 ,生物质的反应速率有明显提高 ;随着升温速率的增加 ,热解反应趋于更加激烈。上述研究结果为生物质的合理利用提供了一定的理论基础。     

玉米秸秆燃烧过程及燃烧动力学分析

采用TG-DTA-DTG热分析联用技术对玉米秸秆在不同升温速率下进行了燃烧实验.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度等燃烧特征参数.根据对不同升温速率下玉米秸秆燃烧过程的分析,用双组分分阶段反应模型能够很好的描述玉米秸秆的燃烧过程.建立了玉米秸秆反应动力学方程,得到了在不同温度区间的燃烧动力学方程和表观活化能、频率因子等燃烧动力学参数,并提出了相应的燃烧机理.     

微型鼓泡床中石灰石溶解特性的实验研究

实验用钢瓶气体模拟实际烟气，研究了在微型鼓泡床中反应的pH值、温度及浆液中微量的氟离子和氯离子对石灰石溶解速度的影响。根据质量作用定律和阿仑尼乌斯方程提出了石灰石溶解速度的数学公式，式中各项参数物理意义明确，可统一描述各工况下石灰石溶解速度。同时测出了该实验使用的石灰石溶解速度的各参数，并得出了浆液中微量的氟离子和氯离子均不利于石灰石的溶解。利用本文提出的模型可以比较不同石灰石的活性，从而针对不同品种的石灰石设计合适的浆池大小，这对于研究湿法烟气脱硫具有重要意义。     

湿法烟气脱硫系统中石灰石活性的评价

为确定湿法烟气脱硫系统中广泛应用的脱硫剂石灰石的活性,选取表观溶解速率常数k作为活性评价指标,在一定的反应温度、搅拌速率和粒径分布条件下,在釜式反应器中采用定pH值滴定法对4种应用于湿法烟气脱硫系统的石灰石活性进行了评价。结果表明,表观溶解速率常数k与石灰石的种类有关,与石灰石中的碳酸钙含量关系不大,可能与石灰石中所含的方解石晶体的结晶程度有关。方解石的晶粒越细,石灰石结构越疏松,活性越好。     

湿法烟气脱硫的石灰石消溶特性研究

本间歇式酸消溶石灰石实验系统研究了不同种类的石灰石在稀盐酸溶液中的静态消溶规律。实验通过自动滴定仪控制盐酸溶液的补给量来维持pH值的恒定,在pH值4.0~6.1和温度40~60℃的范围内实测了几种石灰石不同颗粒分布(PSD)的消溶过程,得出降低反应的pH值和提高反应的温度均可以加快石灰石消溶,而在相同温度和pH值条件下,品种不同的石灰石其粒度分布对消溶进程具有重要影响的结论。在探究无机盐CaCl2浓度影响时,得出Cl-浓度升高将导致石灰石消溶速度下降的论断。最终得到石灰石消溶率与时间的拟合公式。根据实验结果和相关理论提出石灰石消溶的数学模型,为工程实际应用提供科学参考依据。     

循环流化床还原性气氛对固硫效果的影响

利用热天平对固硫所用石灰石的煅烧特性进行了试验研究,并选取不同煤质的煤样在旋转炉中进行了模拟CFB运行状态的固硫试验,分析了钙硫摩尔比、床温和固硫时间对固硫效果的影响.结果表明：床温在850℃左右、钙硫比为2.3时能得到一个较高的固硫效率;升温速度越大,石灰石开始分解的时间越早,则其分解速度越快.固硫过程中存在一个最佳的反应时间：反应时间过短,固硫反应不完全;反应时间过长,由于燃煤后期还原性气氛的形成容易发生硫酸盐分解,导致固硫效率降低.在适当的钙硫摩尔比工况下,存在一个最佳的炉膛温度和气氛的匹配,使固硫效果达到最佳.     

湿法烟气脱硫存在SO32-时石灰石的活性研究

利用定pH值滴定法研究了SO32-存在时石灰石的溶解特性.结果表明,当SO32-存在时,石灰石的溶解过程受石灰石颗粒表面和液相主体之间的传质及石灰石颗粒的表面反应速度共同控制.表面反应速率常数不仅仅与石灰石种类有关,且随浆液的pH值增大而减小,随温度、搅拌速率和CO2分压的升高而增大.     

湿法烟气脱硫存在SO3^2-时石灰石的活性研究

利用定pH值滴定法研究了SO3^2-存在时石灰石的溶解特性．结果表明,当SO3^2-存在时,石灰石的溶解过程受石灰石颗粒表面和液相主体之间的传质及石灰石颗粒的表面反应速度共同控制．表面反应速率常数不仅仅与石灰石种类有关,且随浆液的pH值增大而减小,随温度、搅拌速率和CO2分压的升高而增大．     

Reference data sets for vertical borehole ground heat exchanger models and thermal response test analysis

Ground source heat pump systems often use vertical boreholes to exchange heat with the ground. Two areas of active research are the development of models to predict the thermal performance of vertical boreholes and improved procedures for analysis of in situ thermal conductivity tests, commonly known as thermal response tests (TRT). Both the models and analysis procedures ultimately need to be validated by comparing them to actual borehole data sets. This paper describes reference data sets for researchers to test their borehole models. The data sets are from a large laboratory “sandbox” containing a borehole with a U-tube. The tests are made under more controlled conditions than can be obtained in field tests. Thermal response tests on the borehole include temperature measurements on the borehole wall and within the surrounding soil, which are not usually available in field tests. The test data provide independent values of soil thermal conductivity and borehole thermal resistance for verifying borehole models and TRT analysis procedures. As an illustration, several borehole models are compared with one of the thermal response tests.     

石灰石直接硫化实验研究

进行了在高CO2浓度下石灰石直接硫化实验研究。实验研究了温度、CO2分压、O2分压及SO2浓度对石灰石直接硫化的影响。结果表明,温度对直接硫化反应速率影响很大,随温度的升高直接硫化速率增大,在所试验的时间内,当温度为1173K时,Ca转化率可以达到87%,当转化率≈0时,测得表观活化能为93.5kJ/mol,且表观活化能随Ca转化率的升高而增加;与温度相比,CO2分压对石灰石直接硫化几乎没有影响,增加CO2分压只是延缓石灰石的分解,提高石灰石的分解温度;在5%以下随O2分压的增加,直接硫化速率随之增加,O2分压超过5%以后,O2分压对石灰石直接硫化就没有什么影响;随SO2浓度的增加,直接硫化速率升高。     

Effects of rate law formulation on predicting CO2 sequestration in sandstone formations

Injection of CO₂ into confined geological formations, given their massive carbon storage capacity and widespread geographic distribution, represents one of the most promising options for CO₂ sequestration. Reactive transport models have been constructed to understand the process of carbon storage and predict the fate of injected CO₂. Model results, however, differ dramatically because of the large uncertainties attributed to reaction kinetics. The root of this problem is partly related to the one of the biggest challenges in modern geochemistry: The persistent two to five orders of magnitude discrepancy between laboratory‐measured and field‐derived feldspar dissolution rates. Recently, advances in reaction kinetics research suggest that the slow precipitation of secondary minerals produces negative feedback in the dissolution–precipitation loop, which reduces the overall feldspar dissolution rates by orders of magnitude. In this study, we focused on how the coupling between feldspar dissolution and secondary mineral precipitation, as well as mineral carbonation, is affected by rate law uncertainties. Reactive transport models with four different rate law scenarios were used for CO₂ sequestration in a sandstone formation resembling the Mt. Simon saline reservoir in the Midwest, USA. The results indicate that (1) long‐term mineral trapping is more sensitive to rate laws for feldspar dissolution than to rate laws for carbonate mineral precipitation and (2) negligence of the sigmoidal shape of rate – ?G_r relationships and the mitigating effects of secondary mineral precipitation can overestimate both the extent of feldspar dissolution during CO₂ injection and in turn mineral trapping. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Dissolution kinetics of colemanite in potassium dihydrogen phosphate solution (KH2PO4)

Colemanite is rich in boron, and it is a common raw material used to produce boron components. The first step in this process is the dissolution of colemanite using different leaching solutions. The main aim of this study was to investigate the dissolution kinetics of colemanite in potassium dihydrogen phosphate (KH₂PO₄) solution. The reaction temperature?(T), the KH₂PO₄ concentration (C), the stirring speed (W), the solid-to-liquid ratio (S/L) and particle size (D) of the colemanite were selected as parameters affecting the rate of its dissolution. The Statistica software package was used to correlate the experimental results. The findings of the study showed that the dissolution rate of colemanite in KH₂PO₄ solution increased with increasing reaction temperature and KH₂PO₄ concentration, while an increase in particle size and solid-to-liquid ratio caused a decrease. Heterogeneous and homogeneous reaction models were tried in order to derive a proper kinetic model for colemanite dissolution. According to the results, it was determined that the colemanite dissolution process is controlled by a chemical reaction model. The activation energy value (41.88 kJ mol^?1) also verified this conclusion.